光催化雙電子氧還原生產(chǎn)高價(jià)值過(guò)氧化氫（H2O2）作為一種有前途的研究途徑越來(lái)越受歡迎。然而，整個(gè)光合H2O2系統(tǒng)中催化活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)演化機(jī)制仍不清楚，嚴(yán)重阻礙了高活性和穩(wěn)定的H2O2光催化劑的開發(fā)。
在此，北京工業(yè)大學(xué)Kun Zheng，中科大Qinghua Liu，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所Tierui Zhang報(bào)道了一種高負(fù)載量Ni單原子光催化劑，用于在純水中高效合成H2O2，在420nm處實(shí)現(xiàn)了10.9%的表觀量子產(chǎn)率和0.82%的太陽(yáng)能化學(xué)轉(zhuǎn)化效率。
文章要點(diǎn)
1）研究人員利用原位同步加速器X射線吸收光譜和拉曼光譜，直接觀察到初始Ni-N3位點(diǎn)在O2吸附后動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邇r(jià)O1-Ni-N2位點(diǎn)，并進(jìn)一步演化形成關(guān)鍵的*OOH中間體，最后形成HOO-Ni-N2。
2）理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明，活性位點(diǎn)結(jié)構(gòu)的演化降低了*OOH的形成能壘，抑制了O=O鍵的解離，從而提高了H2O2的生產(chǎn)活性和選擇性。
參考文獻(xiàn)
Zhang, X., Su, H., Cui, P. et al. Developing Ni single-atom sites in carbon nitride for efficient photocatalytic H2O2 production. Nat Commun 14, 7115 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-42887-y
https://doi.org/10.1038/s41467-023-42887-y
